淺談基于SWP方案的近場(chǎng)通信終端測(cè)試及其方法探究

田佳利

摘 要：本文根據(jù)目前市場(chǎng)上較為主流的SWP-NFC終端的軟硬件架構(gòu)，分別從一致性測(cè)試、功能性測(cè)試、兼容性測(cè)試三個(gè)方面簡(jiǎn)介SWP-NFC終端測(cè)試方法，分析了NFC手機(jī)測(cè)試的原理、進(jìn)行測(cè)試的主要項(xiàng)目及在相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景下的測(cè)試要點(diǎn)，為類似測(cè)試項(xiàng)目提供一些參考。

關(guān)鍵詞：近場(chǎng)通信;SWP;一致性測(cè)試;兼容性測(cè)試;功能性測(cè)試

前言

近場(chǎng)通信（Near Field Communication， NFC ）是指?jìng)鬏斁嚯x10cm以內(nèi)，非接觸式，工作于13.56MHz頻帶，由RFID相關(guān)技術(shù)演變來(lái)的可以使用終端設(shè)備，通過(guò)近距無(wú)線通訊完成交換信息和訪問(wèn)內(nèi)容。支持NFC功能的終端有三種工作形式：卡模擬形式、讀寫(xiě)器形式和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式。NFC靠其安全性、快速和低能耗的特點(diǎn)成為移動(dòng)支付領(lǐng)域的新貴。而涉及到NFC檢測(cè)的一致性測(cè)試、功能性測(cè)試和兼容性測(cè)試這三個(gè)工作方面的內(nèi)容，是確保NFC終端快速穩(wěn)定地完成支付測(cè)試的工作重點(diǎn)。

1 SWP- NFC終端

1.1 SWP- NFC終端技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

目前，SWP- NFC終端技術(shù)方案是運(yùn)營(yíng)商所采用的比較主流方案，采用SIM卡作為安全模塊載體，存儲(chǔ)使用者的賬戶、密鑰等敏感數(shù)據(jù)來(lái)完成支付過(guò)程。如用戶丟失或者更換支付終端設(shè)備，僅需更換或取出SIM卡重新插入（或刷入）即可繼續(xù)使用NFC相關(guān)功能。

1.2 SWP- NFC終端軟硬件架構(gòu)

基于SWP方案的NFC終端硬件基本上由NFC控制器（CLF）、SWP-SIM卡、SE安全模塊、應(yīng)用處理器、基帶芯片和NFC射頻天線等單元構(gòu)成。其中NFC控制器，即NFC 芯片是模擬數(shù)字協(xié)議下實(shí)現(xiàn)NFC卡模擬、讀寫(xiě)器、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式。SE（Secure Element）安全模塊，即安全芯片，是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)，通過(guò)安全芯片和芯片操作系統(tǒng)（COS）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)、加解密運(yùn)算等功能。SWP接口涵蓋 NFC控制單元與SWP-SIM卡中的SE安全模塊，主要涉及非接觸式的信息流交換。7816接口主要應(yīng)用在SWP-SIM卡與手機(jī)上的客戶端程序之間，用于信息數(shù)據(jù)交換。

1.3 基于SWP方案的NFC終端軟件

主要由NFC應(yīng)用、NFC API、SIM/SE訪問(wèn)API、訪問(wèn)控制模塊和NFC協(xié)議棧等單元組成。通過(guò)如電子錢包等NFC客戶端的應(yīng)用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)NFC終端的卡模擬、讀寫(xiě)器、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)工作模式相關(guān)功能。NFC API是根據(jù)不同的底層平臺(tái)向客戶端應(yīng)用程序提供訪問(wèn)NFC協(xié)議棧的接口，提供對(duì)支持NFC Forum 定義的各種數(shù)據(jù)格式進(jìn)行解析的同時(shí)，完成設(shè)備對(duì)讀寫(xiě)器模式、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式的功能調(diào)用。NFC協(xié)議棧主要實(shí)現(xiàn)NFC讀寫(xiě)器、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式相關(guān)協(xié)議的分析處理。SIM訪問(wèn)API，該功能主要是實(shí)現(xiàn)客戶端應(yīng)用程序與SWP-SIM卡之間的應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元交互。訪問(wèn)控制模塊是用來(lái)完成SWP-SIM卡的安全訪問(wèn)，阻止任何在非授權(quán)情況下訪問(wèn)SWP-SIM卡中信息和其他惡意攻擊。

2 一致性測(cè)試

終端設(shè)備一致性測(cè)試是指在特定的測(cè)試條件下，用一組測(cè)試序列對(duì)測(cè)試體進(jìn)行黑盒測(cè)試，通過(guò)比較被測(cè)終端的實(shí)際輸出與標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中規(guī)定的預(yù)期輸出值的相同和不同，來(lái)檢驗(yàn)其是否滿足相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)規(guī)范。NFC終端的一致性測(cè)試是對(duì)終端與NFC相關(guān)的各模塊間接口進(jìn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合度檢測(cè)，確保終端在接口協(xié)議上滿足行業(yè)定義的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

基于SWP方案的NFC終端的一致性測(cè)試需包括射頻一致性測(cè)試、協(xié)議一致性測(cè)試、SWP/HCI測(cè)試、Open Mobile API測(cè)試和GPAC測(cè)試。

2.1 射頻一致性測(cè)試

射頻一致性測(cè)試主要是測(cè)量NFC設(shè)備射頻的模擬特性，NFC Forum定義的NFC設(shè)備具有偵聽(tīng)（Listening） 和輪詢（Polling）功能。輪詢?cè)O(shè)備產(chǎn)生射頻場(chǎng)并發(fā)送輪詢命令，偵聽(tīng)設(shè)備不產(chǎn)生射頻場(chǎng)，利用輪詢?cè)O(shè)備的射頻場(chǎng)為自己供能。射頻一致性測(cè)試需使用NFC參考設(shè)備，即NFC Forum定義下特質(zhì)化的輪詢或偵聽(tīng)組件，可以產(chǎn)生各種參數(shù)從而提供定義明確的、可比較的測(cè)量。

NFC Forum射頻模擬測(cè)試的規(guī)范為NFC Forum- TS-Analogue，對(duì)NFC設(shè)備的射頻測(cè)試分為兩個(gè)部分，即偵聽(tīng)模式（listenin） 和輪詢模式（polling mode）。在偵聽(tīng)模式下，測(cè)試內(nèi)容包括：負(fù)載調(diào)制測(cè)試、載波頻率測(cè)試、幀延遲時(shí)間和偵聽(tīng)設(shè)備最大負(fù)載測(cè)試。在輪詢模式下，測(cè)試內(nèi)容包括載波頻率精度測(cè)試、功率級(jí)別測(cè)試、波形特性測(cè)量、負(fù)載調(diào)制靈敏度測(cè)試、載波頻率測(cè)試。

2.2 協(xié)議一致性測(cè)試

NFC Forum數(shù)字協(xié)議測(cè)試的規(guī)范為NFC Forum- TS-For Digital Protocol， NFC設(shè)備的數(shù)字協(xié)議測(cè)試分為三個(gè)部分，即支持NFC-A、NFC-B、NFC-F技術(shù)的NFC Forum設(shè)備的安裝，輪詢模式下的NFC Forum設(shè)備和偵聽(tīng)模式下的NFC Forum設(shè)備。

2.3 SWP/ HCI測(cè)試

SWP/HCI測(cè)試是SWP方案的NFC終端的特有測(cè)試。SWP 用于UICC和CLF之間的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，SWP在一條單線上實(shí)現(xiàn)了全雙工通信。HCl（Host Control Interface，主機(jī)控制接口）用于主機(jī)之間的通信接口，在SWP 協(xié)議之上負(fù)責(zé)UICC和CLF之間邏輯傳輸管道的建立和路由。

2. 4 Open Mobile API測(cè)試

Open Mobile API 定義SIM Alliance、SEService.Callback、Reader、Session、Channel五類，SIMAlliance OMAPI Transport Test Plan 規(guī)范按照Transport Layer API接口中的五個(gè)類分成五個(gè)測(cè)試部分，針對(duì)這些相關(guān)的測(cè)試主要為了實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能的調(diào)用和其他各種異常測(cè)試等，保證在調(diào)用相關(guān)指令時(shí)得到預(yù)期執(zhí)行結(jié)果。

2.5 Access Control測(cè)試

Access Control即訪問(wèn)控制模塊，是為了保證移動(dòng)支付業(yè)務(wù)在穩(wěn)定的環(huán)境下安全運(yùn)行。存放在SWP-SIM卡安全模塊中的訪問(wèn)規(guī)則文件定義了哪些應(yīng)用可以訪問(wèn)安全模塊中特定的資源或使用哪些APDU指令。訪問(wèn)控制模塊負(fù)責(zé)完成證書(shū)獲取、規(guī)則管理、規(guī)則匹配的功能。訪問(wèn)控制部分測(cè)試規(guī)范為SEAC_DeviceSide_ ComplianceTests。測(cè)試的內(nèi)容主要是檢測(cè)在不同的AC 規(guī)則下，不同APK對(duì)SE內(nèi)部卡應(yīng)用Applet 的訪問(wèn)權(quán)限。

3功能性測(cè)試

NFC功能性測(cè)試是圍繞NFC終端應(yīng)用場(chǎng)景的軟性功能測(cè)試，從終端用戶的角度來(lái)驗(yàn)證NFC終端能否完成相應(yīng)的功能，是最直觀最接近用戶使用場(chǎng)景的測(cè)試。根據(jù)NFC的三種工作形式，可分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)功能、讀寫(xiě)器功能和卡模擬功能的驗(yàn)證。

3.1 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)功能測(cè)試

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)功能是指兩個(gè)支持NFC的設(shè)備通過(guò)近距離觸碰進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該功能常用于手機(jī)存儲(chǔ)的圖片、視頻、聯(lián)系人等信息的交換，包括讀取傳輸測(cè)試、并發(fā)事件測(cè)試、傳輸成功率測(cè)試。

3.2 讀寫(xiě)器功能測(cè)試

該功能可以使手機(jī)終端識(shí)別和讀取非接觸標(biāo)簽中的內(nèi)容，通過(guò)相關(guān)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)數(shù)字內(nèi)容傳輸、下載智能廣告牌信息、公交站點(diǎn)信息查詢、物流防偽追蹤等功能。

NFC標(biāo)簽的規(guī)范主要由NFC論壇定義，標(biāo)簽的數(shù)據(jù)格式要求符合NFC Forum定義的數(shù)據(jù)交換格式協(xié)議NDEF。

NFC Forum規(guī)定的標(biāo)簽類型有4種，在讀寫(xiě)器功能的測(cè)試中要能遍歷終端所能支持的標(biāo)簽類型，在標(biāo)簽內(nèi)預(yù)先寫(xiě)入text、URL、聯(lián)系人、電話號(hào)碼、SMS等數(shù)據(jù)，使用NFC終端去讀標(biāo)簽，看是否能夠準(zhǔn)確讀取并顯示所讀標(biāo)簽信息。然后使用NFC終端向各個(gè)標(biāo)簽內(nèi)寫(xiě)入數(shù)據(jù)，并檢查是否寫(xiě)入成功。

3.3 卡模擬功能測(cè)試

在卡模擬工作模式中，NFC手機(jī)模擬成一張底層兼容ISO 14443A、ISO 144438或ISO 15693標(biāo)準(zhǔn)的非接觸式智能卡。卡模擬功能性測(cè)試可以分為兩個(gè)部分，一部分是對(duì)實(shí)現(xiàn)卡模擬功能應(yīng)用程序（如手機(jī)錢包等）的軟件測(cè)試，主要是對(duì)該應(yīng)用程序的UI、應(yīng)用下載安裝和常規(guī)功能的測(cè)試。另一部分是涉及NFC刷卡功能的測(cè)試，蓋低電模式下的刷卡測(cè)試、刷卡距離測(cè)試、交易時(shí)間測(cè)試。

4 兼容性測(cè)試

NFC支付具有許多跨行業(yè)的屬性，NFC與POS的兼容性成為NFC支付面臨的重要挑戰(zhàn)。為保證NFC終端能夠模擬非接觸卡刷卡成功，不僅需要對(duì)NFC終端射頻協(xié)議、機(jī)卡接口進(jìn)行測(cè)試，還需要對(duì)NFC終端與POS機(jī)的兼容性進(jìn)行測(cè)試。

5 結(jié)束語(yǔ)

NFC在移動(dòng)支付等領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景，對(duì)NFC設(shè)備的測(cè)試能夠確保NFC終端設(shè)備正常穩(wěn)定地運(yùn)行，在多應(yīng)用場(chǎng)景下給使用者帶來(lái)更佳更為人性化使用體驗(yàn)，所以，需要各方各應(yīng)用平臺(tái)多產(chǎn)業(yè)參與方開(kāi)展更為詳細(xì)縝密的測(cè)試認(rèn)證，從而確保其良性地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫宇，嚴(yán)斌峰，安崗，高一維.基于SWP方案的近場(chǎng)通信終端測(cè)試[J].信息通信技術(shù)， 2015（03）：67-73.

[2] 王森.NFC技術(shù)原理與應(yīng)用[M]北京化學(xué)工業(yè)出版社，2014

[3] 王篤炎，肖海，何平.基于NFC—SWP技術(shù)的移動(dòng)支付方案設(shè)計(jì)[J].移動(dòng)通信， 2013（5）：18-22.